KR102288845B1 - 터치 센서를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

터치 센서를 포함하는 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102288845B1
KR102288845B1 KR1020150004341A KR20150004341A KR102288845B1 KR 102288845 B1 KR102288845 B1 KR 102288845B1 KR 1020150004341 A KR1020150004341 A KR 1020150004341A KR 20150004341 A KR20150004341 A KR 20150004341A KR 102288845 B1 KR102288845 B1 KR 102288845B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pixel
touch
layer
electrode
display
Prior art date
Application number
KR1020150004341A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160087044A (ko
Inventor
이덕진
한인영
박혜정
손정희
정우석
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020150004341A priority Critical patent/KR102288845B1/ko
Publication of KR20160087044A publication Critical patent/KR20160087044A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102288845B1 publication Critical patent/KR102288845B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412Digitisers structurally integrated in a display
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/2003Display of colours
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G09G3/3208Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
    • G09G3/3225Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix
    • G09G3/3233Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix with pixel circuitry controlling the current through the light-emitting element
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/04Structural and physical details of display devices
    • G09G2300/0421Structural details of the set of electrodes
    • G09G2300/0426Layout of electrodes and connections
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/04Structural and physical details of display devices
    • G09G2300/0439Pixel structures
    • G09G2300/0452Details of colour pixel setup, e.g. pixel composed of a red, a blue and two green components
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809Several active elements per pixel in active matrix panels
    • G09G2300/0842Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 기판; 상기 기판 위에 위치하며 제1 색, 제2 색 및 제3 색을 각각 표시하는 복수의 화소를 포함하는 표시 활성층; 및 상기 표시 활성층 위에 위치하는 터치 전극층;을 포함한다. 상기 터치 전극층은 서로 분리되어 있는 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극, 그리고 제1 터치 전극과 제2 터치 전극 사이의 간극을 포함하고, 상기 간극은 제1 색 화소 및 비화소 영역을 노출시키도록 형성되어 있다.

Description

터치 센서를 포함하는 표시 장치{DISPLAY DEVICE COMPRISING TOUCH SENSOR}
본 발명은 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED), 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 전기영동 표시 장치(electrophoretic display, EPD) 등의 평판 표시 장치(flat panel display, FPD)는 전기장 생성 전극과 전기 광학 활성층(electro-optical active layer)이 형성되어 있는 표시 패널(display panel)을 포함한다. 전기 광학 활성층으로서, 유기 발광 표시 장치, 액정 표시 장치 및 전기 영동 표시 장치의 패널은 각각 유기 발광층, 액정층 및 전하를 띤 입자를 포함한다. 전기장 생성 전극은 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자에 연결되어 데이터 신호를 인가받을 수 있고, 전기 광학 활성층은 이러한 데이터 신호를 광학 신호로 변환함으로써 영상을 표시한다.
이러한 표시 장치는 표시 패널에 의한 영상을 표시하는 기능 이외에 사용자와의 상호 작용이 가능한 터치 감지 기능을 포함할 수 있다. 터치 감지 기능은 사용자가 화면 위에 손가락이나 터치 펜(touch pen) 등을 터치하면 표시 장치가 화면에 가한 압력, 전하, 빛 등의 변화를 감지함으로써 물체가 화면에 터치되었는지 여부 및 그 터치 위치 등의 터치 정보를 알아내는 것이다. 표시 장치는 이러한 터치 정보에 기초하여 영상 신호를 입력받을 수 있다.
터치 감지 기능은 터치 전극(touch electrodes)을 포함하는 정전 용량 방식의 터치 센서에 의해 구현될 수 있다. 정전 용량 방식의 터치 센서에서 터치 전극은 축전기를 형성하고, 터치 시 발생하는 축전기의 정전 용량(capacitance)의 변화를 감지한다. 터치 정보는 이러한 정정 용량의 변화에 기초하여 생성될 수 있다.
터치 전극 사이에는 간격이 존재하고, 그러한 간격으로 인해 무아레(moire) 또는 터치 전극 패턴이 시인되는 것을 방지하기 위해, 터치 전극 사이의 간격에는 터치 전극과 동일한 재료로 더미 전극이 형성될 수 있다.
본 발명의 목적은 터치 전극층에 의한 반사율을 줄이고 소비 전력을 낮출 수 있는, 터치 센서를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 기판; 상기 기판 위에 위치하며 제1 색, 제2 색 및 제3 색을 각각 표시하는 복수의 화소를 포함하는 표시 활성층; 및 상기 표시 활성층 위에 위치하는 터치 전극층;을 포함한다. 상기 터치 전극층은 서로 분리되어 있는 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극, 그리고 제1 터치 전극과 제2 터치 전극 사이의 간극을 포함하고, 상기 간극은 제1 색 화소 및 비화소 영역을 노출시키도록 형성되어 있다.
상기 터치 전극층은 상기 간극에 더미 전극을 포함하지 않을 수 있다.
상기 제1 및 제2 터치 전극의 가장자리가 계단형으로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1 색 화소는 녹색 화소일 수 있다.
상기 간극은 상기 제1 색 화소와 인접하는 제2 색 화소를 더 노출시키도록 형성되어 있을 수 있다.
상기 제2 색 화소는 청색 화소일 수 있다.
상기 간극은 상기 제1 색 화소와 인접하는 제3 색 화소를 더 노출시키도록 형성되어 있을 수 있다.
상기 제3 색 화소는 적색 화소일 수 있다.
상기 제1 색, 제2 색 및 제3 색 화소는 단위 화소를 이루고, 상기 제1 및 제2 터치 전극의 피치는 상기 단위 화소의 피치의 배수일 수 있다.
상기 제1 및 제2 터치 전극은 투명한 도전성 산화물로 형성되어 있을 수 있다.
상기 투명한 도전성 산화물은 인듐 주석 산화물일 수 있다.
상기 표시 장치는, 이웃하는 제1 터치 전극을 연결하는 제1 연결부; 및 이웃하는 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부;를 더 포함할 수 있고, 상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부 중 적어도 하나는 투명한 도전성 산화물로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부 중 하나는 투명한 도전성 산화물로 형성된 부분과 금속 물질로 형성된 부분을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 표시 활성층 위에 위치하는 기판을 더 포함할 수 있고, 상기 터치 전극층은 상기 표시 활성층 위에 위치하는 상기 기판 위에 형성되어 있을 수 있다.
상기 화소는 발광 소자를 포함할 수 있다.
본 발명에 의할 경우, 터치 전극층에 의한 반사율을 줄일 수 있고, 표시 장치의 소비 전력을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 장치에서 II-II 선을 따라 취한 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 한 화소의 배치도이다.
도 5은 도 4의 화소를 A-A 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 터치 센서를 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 터치 센서에서 A 영역의 일 예를 나타내는 확대도이다.
도 8은 도 7에 도시된 터치 센서를 VIII-VIII 선을 따라 취한 단면도이다.
도 9는 화소별 반사 특성 및 터치 전극층의 영역별 반사 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10, 도 11 및 도 12은 도 6에 도시된 터치 센서의 A 영역의 다른 예를 나타내는 확대도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 센서의 부분 확대도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 또한, 인접하는 구성요소 간의 간격, 각 구성요소의 폭 등이 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 명세서에서 특별한 언급이 없으면, "중첩"은 평면도에서 볼 때 중첩을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 이하에서는 주로 유기 발광 표시 장치와 관련하여 설명할지라도, 본 발명은 액정 표시 장치, 전기영동 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 같은 다른 표시 장치에도 적용될 수 있다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 표시 장치에서 II-II 선을 따라 취한 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(display panel)(10), 표시 패널(10) 연결된 표시 제어부(display controller)(20) 및 터치 제어부(touch controller)(30)를 포함한다.
표시 패널(10)은 손이나 펜 같은 외부 물체의 접촉을 포함하는 터치 센서를 포함한다. 터치 센서는 표시 패널의 외면(outer surface)에 형성될 수 있고 (on-cell type), 표시 패널 내부에 형성될 수도 있다 (in-cell type). 또한, 터치 센서는 별도의 패널에 형성되어 유기 발광 표시 장치, 액정 표시 장치 등의 표시 패널 위에 부착되어 있을 수 있다 (add-on type). 이하, 주로 유기 발광 표시 장치의 표시 패널의 상면에 터치 센서가 형성되어 있는 on-cell type의 터치 센서를 예로 들어 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 상세하게 설명하기로 한다. 하지만, 터치 센서의 유형이나, 표시 장치의 종류가 이에 제한되는 것은 아니다.
표시 패널(10)은 영상을 표시하고 터치를 감지한다. 표시 패널(10)은 평면 구조로 볼 때 실제 영상이 표시되는 표시 영역(display area, DA), 터치를 감지할 수 있는 터치 영역(touch area, TA) 및 표시 영역(DA) 주변의 주변 영역(peripheral area, PA)을 포함한다.
터치 영역(TA)은 물체가 표시 패널(10)에 직접 접촉(contact)하는 경우(접촉 터치)뿐만 아니라, 근접하거나 접근한 상태에서 움직이는(hovering) 경우(비접촉 터치), 이러한 접촉이나 움직임을 터치로서 감지할 수 있는 영역이다. 터치 영역(TA)은 표시 영역(DA)과 중첩할 수 있고, 대략 일치할 수 있다.
도 2를 참조하면, 표시 패널(10)은 하부 기판(100), 하부 기판(100) 위에 형성된 표시 활성층(display active layer)(200), 표시 활성층(200) 위에 형성된 상부 기판(300), 그리고 상부 기판(300) 위에 형성되는 터치 전극층(touch active layer)(400)을 포함한다. 표시 활성층(200)은 복수의 화소(PX) 및 이와 연결되어 구동 신호를 전달하는 복수의 표시 신호선을 포함하고, 주로 표시 영역(DA)에 위치한다. 터치 전극층(400)은 복수의 터치 전극(TE) 및 이와 연결되어 있는 복수의 터치 신호선을 포함하고 주로 터치 영역(TA)에 위치한다.
터치 전극층(400) 위에는 외부광의 반사를 줄일 수 있는 반사 방지층(도시되지 않음)이 위치할 수 있고, 반사 방지층은 선편광판, 위상차판 등을 포함하는 편광층일 수 있다. 하부 기판(100)과 상부 기판(300)은 주변 영역(PA)에서 밀봉 부재(seal)(35)에 의해 밀봉되어 있으며 밀봉 부재(35)는 표시 영역(DA)을 둘러 폐곡선을 형성할 수 있다.
표시 패널이 유기 발광 표시 패널인 경우, 상부 기판(300)은 봉지 기판(encapsulation substrate)으로서 기능할 수 있다. 표시 패널이 액정 표시 패널인 경우, 하부 기판(100)과 상부 기판(300) 사이에 위치하는 액정층을 포함하고, 상부 기판(300) 위에 터치 전극층(400)을 포함할 수 있다. 어떤 액정 표시 패널은 상부 기판이 없을 수 있고, 미세 공간 내에 액정이 주입되어 있을 수 있다. 이 경우, 터치 전극층은 미세 공간 위에 존재하는 캐핑층(capping layer) 같은 층 위에 위치할 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 유기 발광 표시 장치의 화소 및 그 구조에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 한 화소의 배치도이고, 도 5은 도 4의 화소를 A-A 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3를 참조하면, 유기 발광 표시 장치는 복수의 표시 신호선(121, 171, 172)과 이들에 연결되어 있으며 대략 행렬(matrix)의 형태로 배열된 복수의 화소를 포함한다. 화소는 영상을 표시하는 최소 단위로서, 하나의 화소는 빛의 삼원색인 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색을 표시할 수 있다. 화소는 표시하는 색에 따라 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)로 불린다. 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)는 특정한 순서로 반복 배치되어 있을 수 있다. 본 명세서에서, 이들 세 종류의 유색 화소를 하나씩 포함하는 화소를 단위 화소라고 한다. 실시예에 따라서 화소는 백색을 표시하는 백색 화소(W)를 더 포함할 수 있고, 단위 화소는 백색 화소(W)를 더 포함할 수 있다.
표시 신호선은 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(121), 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(171) 및 구동 전압(VDD)을 전달하는 복수의 구동 전압선(172)을 포함한다. 게이트선(121)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(171) 및 구동 전압선(172)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 대략 평행하다. 게이트 신호 및 데이터 신호는 표시 제어부(도 1 참조)를 통하여 인가받을 수 있다.
각 화소는 스위칭 박막 트랜지스터(Qs), 구동 박막 트랜지스터(Qd), 유지 축전기(Cst) 및 발광 소자(LD)를 포함한다.
스위칭 박막 트랜지스터(Qs)는 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가진다. 제어 단자는 게이트선(121)에 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(171)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 구동 박막 트랜지스터(Qd)에 연결되어 있다. 스위칭 박막 트랜지스터(Qs)는 게이트선(121)에 인가되는 게이트 신호에 응답하여 데이터선(171)에 인가되는 데이터 신호를 구동 박막 트랜지스터(Qd)에 전달한다.
구동 박막 트랜지스터(Qd) 또한 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가진다. 제어 단자는 스위칭 박막 트랜지스터(Qs)에 연결되어 있고, 입력 단자는 구동 전압선(172)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 발광 소자(LD)에 연결되어 있다. 구동 박막 트랜지스터(Qd)는 제어 단자와 출력 단자 사이에 걸리는 전압에 따라 그 크기가 달라지는 출력 전류(Id)를 흘린다.
유지 축전기(Cst)는 구동 박막 트랜지스터(Qd)의 제어 단자와 입력 단자 사이에 연결되어 있다. 유지 축전기(Cst)는 구동 박막 트랜지스터(Qd)의 제어 단자에 인가되는 데이터 신호를 충전하고 스위칭 박막 트랜지스터(Qs)가 턴 오프된 뒤에도 이를 유지한다.
유기 발광 다이오드인 발광 소자(LD)는 구동 박막 트랜지스터(Qd)의 출력 단자에 연결되어 있는 애노드 전극, 공통 전압(VSS)에 연결되어 있는 캐소드 전극을 가진다. 발광 소자(LD)는 구동 박막 트랜지스터(Qd)의 출력 전류(Id)에 따라 세기를 달리하여 발광함으로써 영상을 표시한다. 발광 소자(LD)는 적색, 녹색, 청색의 삼원색 등 기본색 중 어느 하나 또는 하나 이상의 빛을 고유하게 내는 유기 물질을 포함하거나, 백색을 내는 유기 물질을 포함할 수 있으며, 유기 발광 표시 장치는 이들 색의 공간적인 합으로 원하는 영상을 표시할 수 있다.
스위칭 박막 트랜지스터(Qs) 및 구동 박막 트랜지스터(Qd)는 n-채널 전계 효과 트랜지스터(FET) 또는 p-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 스위칭 및 구동 박막 트랜지스터(Qs, Qd), 유지 축전기(Cst) 및 발광 소자(LD)의 연결 관계는 바뀔 수 있다.
도 4 및 도 5을 참고하면, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 표시 패널은 하부 기판(100), 표시 활성층(200) 및 상부 기판(300)을 포함한다.
하부 기판(100)은 투명한 플라스틱, 유리 등의 투명한 절연 기판이다. 플렉서블 표시 장치인 경우, 하부 기판(100)은 투명한 고분자 필름으로 이루어진 플렉서블 기판일 수 있다.
표시 활성층(200)은 버퍼층(110), 스위칭 및 구동 반도체층(154a, 154b), 게이트 절연층(140), 게이트선(121), 제1 축전판(128), 층간 절연층(160), 데이터선(171), 구동 전압선(172), 스위칭 드레인 전극(175a), 구동 드레인 전극(175b) 및 보호막(180)을 포함한다. 표시 활성층(200)은 발광 소자(LD) 및 화소 정의막(250)을 또한 포함한다.
버퍼층(110)은 하부 기판(100) 위에 형성될 수 있고, 규소 질화물(SiNx), 규소 산화물(SiOx) 등을 포함할 수 있고, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 버퍼층(110)은 반도체의 특성을 열화시키는 불순물 또는 수분이나 외기의 침투를 방지하는 역할을 하고, 표면을 평탄화시킬 수 있다.
버퍼층(110) 위에는 스위칭 반도체층(154a) 및 구동 반도체층(154b)이 서로 이격되어 배치되어 있다. 스위칭 반도체층(154a) 및 구동 반도체층(154b)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있으며, 채널 영역(1545a, 1545b), 소스 영역(1546a, 1546b) 및 드레인 영역(1547a, 1547b)을 포함한다. 소스 영역(1546a, 1546b) 및 드레인 영역(1547a, 1547b)은 각각 채널 영역(1545a, 1545b)의 양 옆에 배치되어 있다.
채널 영역(1545a, 1545b)은 불순물이 도핑되지 않은 진성 반도체(intrinsic semiconductor)이고, 소스 영역(1546a, 1546b) 및 드레인 영역(1547a, 1547b)은 도전성 불순물이 도핑되어 있는 불순물 반도체(impurity semiconductor)이다.
스위칭 반도체층(154a) 및 구동 반도체층(154b)의 채널 영역(1545a, 1545b) 위에는 게이트 절연층(140)이 배치되어 있다. 게이트 절연층(140)은 질화규소 및 산화규소 중 적어도 하나를 포함한 단층 또는 다층일 수 있다.
게이트 절연층(140) 위에는 게이트선(121)이 배치되어 있고 제1 축전판(128)이 배치되어 있다.
게이트선(121)은 가로 방향으로 길게 뻗어 게이트 신호를 전달하며, 게이트선(121)으로부터 스위칭 반도체층(154a)으로 돌출한 스위칭 게이트 전극(124a)을 포함한다. 제1 축전판(128)은 제1 축전판(128)으로부터 구동 반도체층(154b)으로 돌출되어 있는 구동 게이트 전극(124b)을 포함한다. 스위칭 게이트 전극(124a) 및 구동 게이트 전극(124b)은 각각 채널 영역(1545a, 1545b)과 중첩한다.
게이트선(121), 제1 축전판(128) 및 버퍼층(110) 위에는 층간 절연층(160)이 배치되어 있다. 층간 절연층(160)에는 스위칭 반도체층(154a)의 소스 영역(1546a)과 드레인 영역(1547a)을 각각 노출하는 스위칭 소스 접촉 구멍(61a)와 스위칭 드레인 접촉 구멍(62a)이 형성되어 있다. 또한, 층간 절연층(160)에는 구동 반도체층(154b) 소스 영역(1546b)과 드레인 영역(1547b)을 각각 노출하는 구동 소스 접촉 구멍(61b)와 구동 드레인 접촉 구멍(62b)이 형성되어 있다.
층간 절연층(160) 위에는 데이터선(171), 구동 전압선(172), 스위칭 드레인 전극(175a) 및 구동 드레인 전극(175b)이 배치되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 게이트선(121)과 교차하는 방향으로 뻗어 있고, 데이터선(171)으로부터 스위칭 반도체층(154a)을 향해서 돌출되어 있는 스위칭 소스 전극(173a)을 포함한다.
구동 전압선(172)은 구동 전압을 전달하며 데이터선(171)과 분리되어 있으며, 데이터선(171)과 동일한 방향으로 뻗어 있다. 구동 전압선(172)은 구동 전압선(172)으로부터 구동 반도체층(154b)을 향해서 돌출되어 있는 구동 소스 전극(173b) 및 구동 전압선(172)에서 돌출하여 제1 축전판(128)과 중첩하고 있는 제2 축전판(178)을 포함한다. 제1 축전판(128)과 제2 축전판(178)은 층간 절연층(160)을 유전체로 하여 유지 축전기(Cst)를 이룬다.
스위칭 드레인 전극(175a)은 스위칭 소스 전극(173a)과 마주하고 구동 드레인 전극(175b)은 구동 소스 전극(173b)과 마주한다.
스위칭 소스 전극(173a)과 스위칭 드레인 전극(175a)은 각각 스위칭 소스 접촉 구멍(61a)와 스위칭 드레인 접촉 구멍(62a)을 통하여, 스위칭 반도체층(154a)의 소스 영역(1546a)과 드레인 영역(1547a)에 연결되어 있다. 또한, 스위칭 드레인 전극(175a)은 연장되어 층간 절연층(160)에 형성되어 있는 제1 접촉 구멍(63)을 통해서 제1 축전판(128) 및 구동 게이트 전극(124b)과 전기적으로 연결되어 있다.
구동 소스 전극(173b)과 구동 드레인 전극(175b)은 각각 구동 소스 접촉 구멍(61b)와 구동 드레인 접촉 구멍(62b)을 통하여, 구동 반도체층(154b)의 소스 영역(1546b)과 드레인 영역(1547b)에 연결되어 있다.
스위칭 반도체층(154a), 스위칭 게이트 전극(124a), 스위칭 소스 전극(173a) 및 스위칭 드레인 전극(175a)은 스위칭 박막 트랜지스터(Qs)를 이루고, 구동 반도체층(154b), 구동 게이트 전극(124b), 구동 소스 전극(173b) 및 구동 드레인 전극(175b)은 구동 박막 트랜지스터(Qd)를 이룬다.
데이터선(171), 구동 전압선(172), 스위칭 드레인 전극(175a) 및 구동 드레인 전극(175b) 위에는 보호막(180)이 위치한다. 보호막(180)에는 구동 드레인 전극(175b)를 노출하는 제2 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 발광 소자(LD) 및 화소 정의막(250)이 배치되어 있다.
발광 소자(LD)는 화소 전극(191), 유기 발광층(260) 및 공통 전극(270)을 포함한다.
화소 전극(191)은 보호막(180) 위에 배치되어 있고, 층간 절연층(160)에 형성된 제2 접촉 구멍(185)을 통해서 구동 박막 트랜지스터(Qd)의 구동 드레인 전극(175b)과 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 화소 전극(191)은 발광 소자(LD)의 애노드가 된다. 화소 전극(191)은 리튬(Li), 칼슘(Ca), 플루오르화리튬/칼슘(LiF/Ca), 플루오르화리튬/알루미늄(LiF/Al), 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 또는 금(Au) 등의 반사성 금속을 포함할 수 있다.
화소 정의막(250)은 화소 전극(191)의 가장자리 및 보호막(180) 위에 배치되어 있다. 화소 정의막(250)은 화소 전극(191)을 노출하는 개구부를 가진다. 평면에서 볼 때, 화소 정의막(250)이 형성되어 있는 영역은 비화소 영역에 해당하고, 화소 전극(191)이 노출되는 개구부는 화소 영역에 해당할 수 있다. 화소 정의막(250)은 폴리아크릴계(polyacrylates) 또는 폴리이미드계(polyimides) 등의 수지로 이루어질 수 있다.
화소 정의막(250)의 개구부 내의 화소 전극(191) 위에는 유기 발광층(260)이 배치되어 있다. 유기 발광층(260)은 발광층을 포함하고, 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 중 하나 이상을 포함하는 복수층으로 이루어져 있다. 유기 발광층(260)이 이들 모두를 포함할 경우 정공 주입층이 애노드 전극인 화소 전극(191) 위에 위치하고 그 위로 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층될 수 있다.
유기 발광층(260)은 각각 적색 녹색 및 청색을 발광하는 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층을 포함할 수 있으며, 이들은 단위 화소를 구성하는 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)에 각각 형성되어 컬러 영상을 구현하게 된다. 유기 발광층(260)은 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층을 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)에 모두 함께 적층하고, 화소별로 적색 색 필터, 녹색 색 필터 및 청색 색 필터를 형성하여 컬러 영상을 구현할 수도 있다.
공통 전극(270)은 화소 정의막(250) 및 유기 발광층(260) 위에 위치한다. 공통 전극(270)은 리튬, 칼슘, 플루오르화리튬/칼슘, 플루오르화리튬/알루미늄, 알루미늄, 은, 마그네슘, 또는 금 등의 금속을 광 투과성을 가지도록 얇게 적층하여 형성되거나, ITO, IZO, ZnO, In2O3 등의 투명한 도전 물질로 형성될 수도 있다. 이러한 공통 전극(270)은 발광 소자(LD)의 캐소드가 된다.
공통 전극(270) 위에는 상부 기판(300)이 위치한다. 상부 기판(300)은 발광 소자(LD)를 봉지하여 외부에서 수분, 산소 등이 침투하는 것을 막아줄 수 있다. 상부 기판(300)은 유리 기판일 수 있고, 복수의 봉지 박막(encapsulating thin film)을 포함하는 박막 봉지층(TFE)일 수 있다. 예컨대, 박막 봉지층은 적어도 하나의 무기막 및 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있고, 무기막과 유기막이 교대로 적층되어 있을 수 있다. 전술한 터치 전극층(400)은 상부 기판(300) 위에 또는 아래에 위치할 수 있다.
이제 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 터치 전극층에 대해 상세하게 설명한다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 터치 센서를 나타낸 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 터치 센서에서 A 영역의 일 예를 나타내는 확대도이고, 도 8은 도 7에 도시된 터치 센서를 VIII-VIII 선을 따라 취한 단면도이다. 도 9는 화소별 반사 특성 및 터치 전극층의 영역별 반사 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6을 참고하면, 터치 센서는 전술한 표시 패널(10)의 상부 기판(300) 위에 형성되어 있을 수 있는 터치 전극층(400)을 포함한다. 터치 전극층(400)은 복수의 제1 터치 전극(410) 및 복수의 제2 터치 전극(420)을 포함한다. 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)은 물리적으로 및 전기적으로 분리되어 있으며, 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420) 사이에는 간극(430)이 존재한다. 이러한 간극(430)은 터치 전극층(400)에서 터치 전극(410, 420)이 형성되어 있지 않은 영역에 해당하며, 터치 전극(410, 420)이 형성된 영역과 다른 반사율 및 투과율을 가질 수 있다. 후술하는 바와 같이, 간극(430)은 특정 색의 화소 및 비화소 영역(유기 발광 표시 장치의 경우 화소 정의막에 해당함)을 노출시키도록 배치되어 있다. 여기서 노출시킨다는 것은 터치 전극층(400)의 터치 전극(410, 420) 및 이들의 연결부(connector)(411, 421)에 의해 가려지지 않는 것을 의미하고, 노출되는 화소 및 비화소 영역은 이들과 중첩하지 않는다. 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)은 특정 색의 화소 및 비화소 영역을 노출시키도록 분리되어 있고, 간극(430)에는 더미 전극이 형성되어 있지도 않다.
복수의 제1 터치 전극(410) 및 복수의 제2 터치 전극(420)은 터치 영역(TA)에서 서로 중첩되지 않도록 교호적으로 분산되어 배치되어 있다. 복수의 제1 터치 전극(410)은 열 방향 및 행 방향을 따라 각각 복수 개씩 배치되고, 복수의 제2 터치 전극(420)도 열 방향 및 행 방향을 따라 각각 복수 개씩 배치되어 있다.
제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)은 서로 동일한 층에 위치하지만, 서로 다른 층에 위치할 수도 있다. 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420) 대체로 사각형(마름모형)이만, 이에 한정되는 것은 아니고, 육각형 등의 다각형이나 원형, 타원형일 수 있고, 터치 센서의 감도 향상을 위해 돌출부를 가지는 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
동일한 행 또는 열에 배열된 복수의 제1 터치 전극(410)의 적어도 일부는 터치 영역(TA) 내부 또는 외부에서 서로 연결되어 있을 수도 있고 분리되어 있을 수도 있다. 마찬가지로, 동일한 열 또는 행에 배열된 복수의 제2 터치 전극(420)의 적어도 일부는 터치 영역(TA) 내부 또는 외부에서 서로 연결되어 있을 수도 있고 분리되어 있을 수도 있다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 동일한 행에 배치된 복수의 제1 터치 전극(410)이 터치 영역(TA)에서 제1 연결부(411)를 통해 서로 연결되어 있고, 동일한 열에 배치된 복수의 제2 터치 전극(420)은 터치 영역(TA)에서 제2 연결부(421)를 통해 서로 연결되어 있다. 각 행의 서로 연결된 제1 터치 전극(410)은 제1 터치 신호선(41)을 통해 터치 제어부와 연결되고, 각 열의 서로 연결된 제2 터치 전극(420)은 제2 터치 신호선(42)을 통해 터치 제어부와 연결될 수 있다. 제1 및 제2 터치 신호선(41, 42)은 표시 패널(10)의 주변 영역(PA)에 위치하지만, 터치 영역(TA)에 위치할 수도 있다. 제1 및 제2 터치 신호선(41, 42)의 끝 부분은 표시 패널(10)의 주변 영역(PA)에서 터치 제어부와의 연결을 위한 패드부(도시되지 않음)를 형성할 수 있다.
서로 이웃하는 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)은 터치 센서로서 기능하는 상호 축전기(mutual capacitor)를 형성한다. 상호 축전기는 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420) 중 하나를 통해 구동 신호를 입력받고 외부 물체의 터치에 의한 전하량 변화를 출력 신호로서 나머지 터치 전극을 통해 출력할 수 있다. 도 6 내지 도 8에 도시된 것과 달리, 복수의 제1 터치 전극(410)이 서로 분리되고 복수의 제2 터치 전극(420)도 서로 분리되어 독립적인 터치 전극을 형성하고 각자의 터치 신호선(도시되지 않음)을 통해 터치 제어부와 연결될 수도 있다. 이 경우 각 터치 전극은 터치 센서로서 자기 축전기(self-capacitor)를 형성한다. 자기 축전기는 구동 신호를 입력받아 소정 전하량으로 충전될 수 있고, 터치가 있으면 충전 전하량에 변화가 생겨 입력된 구동 신호와 다른 출력 신호를 출력할 수 있다.
도 7에는 인접하는 제1 및 제2 터치 전극(410, 420) 사이의 간극(430)을 중심으로 터치 전극층(400)의 일부가 확대 도시되어 있으며, 터치 전극층(400)과 중첩하는 화소가 또한 함께 도시되어 있다. 인접하는 제1 터치 전극(410)이 각각 대략 절반씩 좌우로 도시되어 있고, 인접하는 제2 터치 전극(420)도 대략 절반씩 상하로 도시되어 있다. 따라서 도 7에 도시된 제1 터치 전극(410)은 하나의 제1 터치 전극(410)의 크기에 대응하고, 제2 터치 전극(420)은 하나의 제2 터치 전극(420)의 크기에 대응한다. 도 8은 도 7에서 제1 및 제2 연결부(411, 421)를 중심으로 자른 단면도이며, 화소는 도시를 생략하였다.
도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 서로 이웃하는 제1 터치 전극(410) 사이를 연결하는 제1 연결부(411)가 상부 기판(300) 위에 위치하고, 그 위로 제1 절연층(441)이 형성되어 있다. 제1 절연층(441) 위에는 제1 터치 전극(410), 제2 터치 전극(420), 그리고 서로 이웃하는 제2 터치 전극(420)을 연결하는 제2 연결부(421)가 형성되어 있다. 제1 터치 전극(410) 제2 터치 전극(420) 및 제2 연결부(421) 위에는 이들을 보호하기 위한 제2 절연층(442)이 형성되어 있다. 제1 터치 전극(410)은 제1 절연층(441)에 형성되어 있는 접촉 구멍을 통해 제1 연결부(411)와 전기적으로 연결된다. 제2 연결부(421)의 일부는 제1 연결부(411)와 중첩하지만, 제1 절연층(441)에 의해 물리적으로 및 전기적으로 분리되어 있다. 제1 터치 전극(410), 제2 터치 전극(420) 및 제2 연결부(421)는 동일한 물질로 형성될 수 있고, 동시에 패터닝될 수 있다. 제1 연결부(411)는 터치 신호선(41, 42)과 동일한 물질로 형성될 수 있고, 동시에 패터닝될 수 있다.
한편, 제1 터치 전극(410)과 제2 연결부(421)가 상부 기판(300) 위에 동일한 층에 위치하고 제1 절연층(441)을 사이에 두고 제1 터치 전극(410) 및 제2 연결부(421) 위로 제1 연결부(411)가 형성될 수도 있다. 다른 한편, 서로 이웃하는 제1 터치 전극(410) 사이를 연결하는 제1 연결부(411)가 제1 터치 전극(410)과 동일한 층에 위치하며 제1 터치 전극(410)과 일체화되어 있고, 서로 이웃하는 제2 터치 전극(420) 사이를 연결하는 제2 연결부(421)는 제2 터치 전극(420)과 다른 층에 위치할 수도 있다. 그 밖에도 터치 전극 간의 연결을 위한 다양한 변형 예가 존재한다.
터치 전극층(400)의 형성 물질에 대해 살펴보면, 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)은 표시 패널(10)으로부터의 빛이 투과될 수 있도록 소정의 투과도 이상을 가지는 물질로 형성된다. 예컨대, 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 같은 투명한 도전성 산화물(TCO)로 형성되지만, 은 나노 와이어(AgNW), 메탈 메시(metal mesh), 탄소 나노 튜브(CNT) 등의 도전성 물질로 형성될 수도 있다. 제1 및 제2 연결부(411, 421) 중 적어도 하나는 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)과 동일한 물질로 형성될 수 있고, 제1 및 제2 터치 신호선(41, 42)과 동일한 물질로 형성될 수 있지만, 이들과 다른 물질로 형성될 수도 있다. 제1 및 제2 절연층(441, 442)은 규소 산화물(SiOx), 규소 질화물(SiNx) 같은 무기 산화물로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 터치 신호선(41, 42)은 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 금속 물질로 형성되지만, 투명한 도전성 물질(TCO)로 형성될 수도 있다.
다시 도 7을 참고하면, 화소는 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)를 포함하고, 각각 횡선로 채워진 사각형, 사선으로 채워진 사각형 및 종선으로 채워진 사각형으로 나타내었다. 하나의 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)는 단위 화소를 구성하며, 단위 화소는 점선 사각형으로 나타내었다. 각 화소는 크기가 동일할 수 있지만 다를 수도 있고, 어느 한 색의 화소, 예컨대 도시된 바와 같이, 청색 화소(B)가 다른 색의 화소(R, G)보다 클 수도 있다. 각 화소행에서 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B) 순으로 배열되는 것으로 도시되어 있지만, 화소의 열은 이에 제한되지 않고 다양하게 변형될 수 있다. 또한 스트라이프(stripe) 방식의 화소 배열이 도시되어 있지만, 펜타일(pentile) 방식 등 화소의 배열 방식에는 제한이 없다. 각각의 화소(R, G, B)는 화소 영역에 대응하고, 그 주위의 영역은 비화소 영역에 대응한다.
제1 및 제2 터치 전극(410, 420)은 화소의 배치를 고려하여 형성되어 있다. 즉, 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)은 각각 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)인 3개의 화소로 이루어진 단위 화소의 피치(pitch)의 3배수에 대응하는 피치로 형성되어 있다. 하지만 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)의 크기가 이에 제한되는 것은 아니고, 화소의 크기, 표시 패널의 크기 등을 고려하여 다양하게 설계될 수 있으며, 예컨대 단위 화소 피치의 3배수, 4배수, 5배수, 6배수 등에 대응하는 크기로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)의 피치가 단위 화소 피치의 특정 배수에 대응하는 경우, 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)을 동일하거나 거의 동일한 크기와 형상으로 형성하면서 특정 색의 화소가 노출될 수 있게 배치하는데 유리할 수 있다.
제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420) 사이의 간극(430)에는 녹색 화소(G)와 비화소 영역이 노출되어 있다. 따라서 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)은 각각 전체적으로 대략 마름모형일지라도, 이들의 가장자리는 녹색 화소(G)와 비화소 영역을 노출시키도록 가로 방향과 세로 방향으로 연장되어 계단과 같이 형성되어 있다. 간극(430)에는 모두 4개의 녹색 화소(G)가 노출되어 있지만, 이것은 유색 화소의 배열에 따라 달라질 수도 있다. 이와 같이 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)과 간극(430)을 화소의 배치에 따라 배치하고, 간극(430)에 더미 전극을 형성하지 않고 특정 색의 화소를 노출시키면, 터치 전극층에 의한 반사를 줄이면서 표시 패널의 소비 전력을 줄일 수 있다. 그 이유에 대해서는 아래에서 설명한다.
도 9를 참고하면, 화소 색상별 반사율과 터치 전극층의 영역별 반사 특성을 나타내는 그래프이다. 예컨대, 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)이 ITO로 형성되고 제1 및 제2 절연층(441, 442)이 이산화규소(SiO2)로 형성된 경우, ITO는 이산화규소보다 반사율이 높기 때문에, ITO 층이 형성되어 있지 않은 간극(430)은 ITO 층이 형성된 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)보다 반사율이 낮다. 따라서 간극(430)에 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)과 동일한 재료로 통상 형성되는 더미 전극을 형성하지 않으면, 표시 패널의 전체적인 반사율을 줄일 수 있다.
도 9를 보면, 화소의 색상에 따라 반사율 특성이 상이하므로 간극(430) 영역을 적절히 배치할 경우 반사율을 최소화할 수 있다. 특히, 사람이 휘도를 가장 민감하게 느끼는 파장인 약 555 나노미터의 파장에서, 녹색 화소(G)의 반사율이 다른 색상의 화소(R, B)의 반사율보다 약 20% 내지 약 30% 가량 낮게 나타난다. 따라서 간극(430)에 녹색 화소(G)를 노출시키면 다른 화소(R, B)를 노출시키는 경우보다 반사율을 줄일 수 있다. 또한, 화소를 노출시키면, 더미 전극에 의해 가려지는 경우에 비해 투과율이 증가하여 휘도가 증가할 것이므로, 화소에 보다 적은 에너지(전류 또는 전압)를 공급하더라도 동일한 휘도를 나타낼 수 있다. 이것은 소비 전력의 감소를 의미하며, 소비 전력 감소는 효율이 가장 낮은 청색 화소(B)를 노출시킬 때 가장 효과적일 수 있다. 유기 발광 표시 장치의 경우 청색 화소(B)는 동일한 크기의 전류를 인가했을 때 다른 화소(R, G)보다 발광 효율이 낮다.
이제 도 10 내지 도 12를 참고하여, 본 발명의 몇몇 다른 실시예를 설명한다.
도 10, 도 11 및 도 12은 도 6에 도시된 터치 센서의 A 영역의 다른 몇몇 예를 나타내는 확대도이다.
도 10을 참고하면, 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)의 피치가 단위 화소 피치의 6배수에 대응하는 크기로 형성되어 있는 것을 제외하고는 도 7의 실시예와 거의 동일하다. 간극(430)에는 녹색 화소(G) 및 비화소 영역이 노출되어 있고, 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)은 거의 동일한 크기와 모양으로 형성되어 있다. 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)의 크기가 커진 만큼 간극(430) 영역도 증가하고, 따라서 노출되는 녹색 화소(G)의 개수도 예컨대 12개로 증가한다.
도 11 및 도 12를 참고하면, 녹색 화소(G)와 함께 청색 화소(B) 또는 적색 화소(R)가 노출되는 예가 도시된다. 도 11에서는 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)의 피치가 이 단위 화소 피치의 3배수에 대응하는 실시예이고, 도 12에서는 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)의 피치가 단위 화소 피치의 6배수에 대응하는 실시예이다. 제1 및 제2 터치 전극(410, 420) 사이의 간극(430)에는 녹색 화소(G) 및 이와 행 방향으로 인접하는 청색 화소(B) 또는 적색 화소(R)가 위치하여 노출되어 있다. 물론 비화소 영역 또한 노출되어 있다. 행 방향으로 인접하는 2개의 화소가 노출되게 간극(430)이 형성되는 것으로 도시되어 있지만, 하나 또는 인접하는 3개 이상의 화소가 노출되게 간극(430)이 형성될 수도 있고, 화소행에 따라 노출되는 화소의 개수가 다르게 간극(430)이 형성될 수도 있다.
반사율이 가장 작은 녹색 화소(G)와 함께 효율이 가장 낮은 청색 화소(B)를 노출시킬 경우, 반사율을 최소화시키면서 투과율을 극대화시킬 수 있다. 한편, 적색 화소(R)는 녹색 화소(G)보다 반사율이 크고 청색 화소(B)보다 효율이 높지만, 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)의 크기와 모양이 대략 동일하게 형성되고, 이들 제1 및 제2 터치 전극(410, 420) 및 간극(430)의 대칭성을 위해서, 녹색 화소(G)와 함께 적색 화소(R)가 노출될 수 있다.
도 11 및 도 12에서 녹색 화소(G)와 인접하는 화소(B or R)가 쌍을 이루어 노출되는 배치에 대해 설명하였지만, 노출되는 화소의 색상의 조합과 개수는 이에 제한되지 않으며, 발명의 목적 범위에서 다양하게 설계될 수 있음을 인식해야 한다. 특히, 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)의 크기를 동일한 수준으로 설계하면서 간극(430) 영역을 다양하게 배치할 수 있다.
한편, 간극(430)을 통해 노출되는 화소는 터치 전극(410, 420)에 의해 가려지는 화소보다 높은 휘도를 나타낼 수 있으므로, 영상을 표시할 때 이들 화소 간에 휘도 불균일이 발생하여 모아레가 발생하거나 터치 전극의 패턴이 인지될 수 있다. 하지만, 노출되는 화소의 위치는 설계적으로 정해질 수 있으므로, 노출되는 화소에 입력되는 데이터 신호를 보정함으로써 휘도 불균일을 개선할 수 있다. 이때, 보정된 데이터 신호는 하나의 화소 전체에 작용하므로, 노출되는 화소는 화소의 일부가 아닌 가급적 전체가 노출되는 것이 유리하다. 다시 말해, 한 화소의 일부는 터치 전극에 의해 가려지고 일부는 노출되는 경우, 두 부분 간의 휘도 불균일을 데이터 신호의 보정 등에 의해 개선하기가 어려울 수 있다.
아래 표 1은 간극(430)에 더미 전극이 형성된 경우와, 전술한 실시예와 같이 특정 화소가 노출되는 경우, 광 특성의 시뮬레이션 결과를 보여준다. 구체적으로, 터치 전극(410, 420) 피치가 단위 화소 패치의 3배인 경우와 6배인 경우 각각에 대해, 간극(430)을 노출시키지 않고 ITO로 더미 전극을 형성하여 백색 효율(백색 영상 표시 시 입력 전류에 대한 휘도)과 반사율을 측정하였다. 또한, 적색 화소(R)가 노출되도록 간극(430) 영역을 배치하고 백색 효율과 반사율을 측정하고, 더미 전극을 형성 시에 비해 개선율을 계산하였다. 녹색 화소(G), 청색 화소(B), 그리고 녹색 및 청색 화소와 적색 및 녹색 화소(GB/RG)가 노출되도록 간극(430) 영역을 배치하면서 시험을 반복하였다. 측정 결과 및 개선율을 표 1에 나타내었다.
Pitch 광 특성 간극
ITO Dummy 노출
Reference R G B GB/RG
3x3
[945um]
W 효율 [Cd/A] 37.1 37.2 37.4 39.1 39.5
소비전력 개선율 - 0% -1% -5% -6%
반사율 39.3% 35.4% 34.7% 35.6% 30.8%
반사율 개선율 - -10% -12% -9% -22%
반사색 [a*b*] 5.36 5.34 5.27 5.41 5.54
6x6
[1890um]
W 효율 (Cd/A) 37.1 37.2 37.3 38.3 38.5
소비전력개선율 - 0% -1% -3% -4%
반사율 39.3% 37.0% 36.6% 37.1% 34.2%
반사율 개선율 - -6% -7% -6% -13%
반사색 [a*b*] 5.36 5.34 5.31 5.39 5.47
표 1에서 보는 바와 같이, 설계에 따라 소비 전력은 약 1% 내지 약 6%의 개선되고, 반사율은 약 6% 내지 약 22%가 개선되는 것을 알 수 있다. 또한, 노출되는 영역이 클수록 개선 효과는 커지는데, 이것은 ITO의 반사율이 상대적으로 높기 때문이다. 특히 녹색 및 청색 화소(GB)와 적색 및 녹색 화소(RG)가 혼합 노출되는 경우, 소비 전력은 약 6%, 반사율은 약 22% 개선되어, 가장 효과가 큰 것으로 나타났다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 센서의 부분 확대도이다.
도 13의 실시예는 도 12의 실시예와 전체적으로 유사하지만, 제1 및 제2 연결부(411, 421)에 차이가 있다. 따라서 제1 및 제2 연결부(411, 421) 부근만을 좀더 확대하여 도시하였다. 구체적으로, 제2 연결부(421) 내에 제1 연결부(411)의 제2 부분(411b)이 섬과 같이 제2 연결부(421)와 분리되어 형성되어 있다. 따라서 제1 및 제2 터치 전극(410, 420), 제2 연결부(421) 및 제1 연결부(411)의 제2 부분(411b)이 동일한 층에 형성되어 있다. 제1 연결부(411)의 제1 및 제3 부분(411a, 411c)는 이러한 층과 절연층을 사이에 두고 아래 또는 위에 위치하며, 절연층에 형성된 접촉 구멍을 통해, 일단은 이웃하는 제1 터치 전극(410)에 연결되어 있고 타단은 제2 부분(411b)에 연결되어 있다. 따라서 이웃하는 제1 터치 전극(410)은 서로 다른 층에 형성되고 전기적으로 연결되어 있는 부분을 포함하는 제1 연결부(411)를 통해 서로 전기적으로 연결되어 있다. 제1 연결부(411)의 제1 및 제3 부분(411a, 411c)은 금속 선으로 형성되어 있으며, 비화소 영역에 사선으로 배치되어 있다. 이에 의해 제1 및 제3 부분(411a, 411c)에 의한 기생 정전 용량을 줄이면서 화소 가림을 최소화할 수 있다.
위와 같은 설계에서 터치 센서의 특성을 시뮬레이션을 검증하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
No Touch Touch ΔCm
Capacitance [V] 1.5523 X 10-12 1.4229 X 10-12 0.1294 X 10-12
제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420) 간의 상호 정전 용량(Cm)을 터치가 없을 때와 있을 때 각각 측정하고 이들 간의 차이(ΔCm)를 계산하였다. ΔCm은 약 0.13 pV로 터치 센서를 동작하는데 이상이 없음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 표시 패널 100: 하부 기판
191: 화소 전극 20: 표시 제어부
200: 표시 활성층 250: 화소 정의막
260: 유기 발광층 270: 공통 전극
30: 터치 제어부 300: 상부 기판
400: 터치 전극층 410: 제1 터치 전극
411: 제1 연결부 411a: 제1 부분
411b: 제2 부분 411c: 제3 부분
420: 제2 터치 전극 421: 제2 연결부
430: 간극 441: 제1 절연층
442: 제2 절연층 B: 청색 화소
G: 녹색 화소 R: 적색 화소

Claims (15)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 위치하며 제1 색, 제2 색 및 제3 색을 각각 표시하는 복수의 화소를 포함하는 표시 활성층; 및
    상기 표시 활성층 위에 위치하는 터치 전극층;
    을 포함하며,
    상기 터치 전극층은 서로 분리되어 있으며 투명한 도전성 산화물로 형성된 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극, 그리고 제1 터치 전극과 제2 터치 전극 사이의 간극을 포함하고,
    상기 간극은 제1 색 화소 및 비화소 영역을 노출시키도록 형성되어 있고,
    상기 제1 색 화소는 녹색 화소인 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 터치 전극층은 상기 간극에 더미 전극을 포함하지 않는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 및 제2 터치 전극의 가장자리가 계단형으로 형성되어 있는 표시 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 간극은 상기 제1 색 화소와 인접하는 제2 색 화소를 더 노출시키도록 형성되어 있는 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제2 색 화소는 청색 화소인 표시 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 간극은 상기 제1 색 화소와 인접하는 제3 색 화소를 더 노출시키도록 형성되어 있는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제3 색 화소는 적색 화소인 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 색, 제2 색 및 제3 색 화소는 단위 화소를 이루고,
    상기 제1 및 제2 터치 전극의 피치는 상기 단위 화소의 피치의 배수인 표시 장치.
  10. 삭제
  11. 제1항에서,
    상기 투명한 도전성 산화물은 인듐 주석 산화물인 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 터치 전극층은,
    이웃하는 제1 터치 전극을 연결하는 제1 연결부; 및
    이웃하는 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부;
    를 더 포함하며,
    상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부 중 적어도 하나는 투명한 도전성 산화물로 형성되어 있는 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부 중 하나는 투명한 도전성 산화물로 형성된 부분과 금속 물질로 형성된 부분을 포함하는 표시 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 표시 활성층 위에 위치하는 기판을 더 포함하며,
    상기 터치 전극층은 상기 표시 활성층 위에 위치하는 상기 기판 위에 형성되어 있는 표시 장치.
  15. 제1항에서,
    상기 화소는 발광 소자를 포함하는 표시 장치.
KR1020150004341A 2015-01-12 2015-01-12 터치 센서를 포함하는 표시 장치 KR102288845B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150004341A KR102288845B1 (ko) 2015-01-12 2015-01-12 터치 센서를 포함하는 표시 장치

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150004341A KR102288845B1 (ko) 2015-01-12 2015-01-12 터치 센서를 포함하는 표시 장치
US14/805,216 US10627963B2 (en) 2015-01-12 2015-07-21 Display device including touch sensor electrodes having a particular pitch
US16/851,748 US20200249781A1 (en) 2015-01-12 2020-04-17 Display device including touch sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160087044A KR20160087044A (ko) 2016-07-21
KR102288845B1 true KR102288845B1 (ko) 2021-08-11

Family

ID=56367574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150004341A KR102288845B1 (ko) 2015-01-12 2015-01-12 터치 센서를 포함하는 표시 장치

Country Status (2)

Country Link
US (2) US10627963B2 (ko)
KR (1) KR102288845B1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102267357B1 (ko) * 2014-12-15 2021-06-21 삼성디스플레이 주식회사 터치 센서 장치
JP2017076174A (ja) * 2015-10-13 2017-04-20 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
WO2017068454A1 (en) * 2015-10-23 2017-04-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display panel, input/output device, and data processing device
KR20170049721A (ko) * 2015-10-27 2017-05-11 엘지디스플레이 주식회사 터치스크린 내장형 디스플레이 패널 및 터치 디스플레이 디바이스
US10600213B2 (en) 2016-02-27 2020-03-24 Focal Sharp, Inc. Method and apparatus for color-preserving spectrum reshape
US10671223B2 (en) * 2017-04-06 2020-06-02 Superc-Touch Corporation Organic light emitting display apparatus with force and touch sensing
US10592024B2 (en) * 2017-08-02 2020-03-17 Wuhan China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. Touch screen
KR20190135586A (ko) * 2018-05-28 2019-12-09 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그의 제조 방법
KR20200016419A (ko) * 2018-08-06 2020-02-17 삼성디스플레이 주식회사 표시장치
CN109192071B (zh) * 2018-10-16 2021-03-23 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及其形变感应方法、显示装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100136868A1 (en) * 2008-12-03 2010-06-03 Yu-Feng Chien Method of forming a color filter touch sensing substrate

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007128091A (ja) * 2005-11-03 2007-05-24 Samsung Electronics Co Ltd 表示基板及びその製造方法並びにそれを具備した表示パネル
JP2009239110A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Seiko Epson Corp 半導体装置、電気光学装置および電子機器
JP4766094B2 (ja) * 2008-10-01 2011-09-07 ソニー株式会社 表示パネル、表示装置
JP4968276B2 (ja) 2009-02-24 2012-07-04 ソニー株式会社 表示装置およびその製造方法
KR101193182B1 (ko) * 2009-09-02 2012-10-19 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
US10761358B2 (en) * 2011-03-03 2020-09-01 Apple Inc. Display screen shield line system
KR101213624B1 (ko) 2011-03-23 2012-12-18 주식회사 태화건설 콘크리트 인공어초
KR101805923B1 (ko) 2011-08-04 2017-12-08 엘지디스플레이 주식회사 터치센서 일체형 표시장치
US8711292B2 (en) * 2011-11-22 2014-04-29 Atmel Corporation Integrated touch screen
KR101373044B1 (ko) * 2012-04-19 2014-03-11 삼성디스플레이 주식회사 터치 스크린 패널
KR101490703B1 (ko) 2012-06-20 2015-02-06 엘지디스플레이 주식회사 액정표시패널과 이를 이용한 액정표시장치
KR20140042318A (ko) 2012-09-28 2014-04-07 삼성코닝정밀소재 주식회사 투명 도전성 기재 및 이를 포함하는 터치 패널
CN103593100B (zh) * 2013-05-21 2017-09-29 敦泰科技有限公司 一种电容屏触摸控制方法及其相关设备
KR102050446B1 (ko) * 2013-06-26 2019-12-02 엘지디스플레이 주식회사 터치 패널 내장형 표시 장치
US9465490B2 (en) * 2013-09-19 2016-10-11 Atmel Corporation Curved surface sensor pattern
CN103995632B (zh) * 2014-04-29 2017-03-15 京东方科技集团股份有限公司 一种触摸屏和触摸显示装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100136868A1 (en) * 2008-12-03 2010-06-03 Yu-Feng Chien Method of forming a color filter touch sensing substrate

Also Published As

Publication number Publication date
US20160202814A1 (en) 2016-07-14
US20200249781A1 (en) 2020-08-06
US10627963B2 (en) 2020-04-21
KR20160087044A (ko) 2016-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102288845B1 (ko) 터치 센서를 포함하는 표시 장치
KR102269919B1 (ko) 터치 센서를 포함하는 표시 장치
US9465495B2 (en) Display device having a reduced bezel width
US9619091B2 (en) Display device and manufacturing method thereof
KR102168132B1 (ko) 유기 발광 표시 장치
KR102192035B1 (ko) 접촉 감지 센서를 포함하는 플렉서블 표시 장치
KR102313990B1 (ko) 플렉서블 표시 장치
KR102145961B1 (ko) 유기 발광 표시 장치
KR102261761B1 (ko) 표시 장치
KR102103500B1 (ko) 유기 발광 표시 장치
KR102189313B1 (ko) 표시 장치
KR102352741B1 (ko) 표시 장치
KR20150124075A (ko) 유기 발광 표시 장치
US20160202812A1 (en) Display device including touch sensor
KR20150053540A (ko) 유기 발광 표시 장치
KR20150001165A (ko) 유기 발광 표시 장치
KR102107384B1 (ko) 프로세스 키를 포함하는 표시장치
KR20190031407A (ko) 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치
US11069752B2 (en) Display device and manufacturing method thereof
KR102304895B1 (ko) 접촉 감지 센서를 포함하는 플렉서블 표시 장치
KR20160035669A (ko) 표시 장치
KR20210118020A (ko) 접촉 감지 센서를 포함하는 플렉서블 표시 장치
KR20160127873A (ko) 표시 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant